Comment les zéolithes pourraient résoudre la pénurie de tritium de la fusion nucléaire

La fusion nucléaire, qui prend des éléments très légers et les fait fusionner en éléments plus lourds, est, en théorie, une méthode fondamentalement supérieure pour produire de l’énergie.

Elle n’utilise pas d’éléments lourds et ne produit pas de déchets radioactifs comme le fait la fission nucléaire, et elle est beaucoup plus constante et prévisible que les énergies renouvelables telles que le solaire et l’éolien.

La fusion nucléaire est littéralement ce qui alimente l’univers, chaque étoile étant un gigantesque réacteur de fusion nucléaire. Chaque seconde, le soleil consomme 600 millions de tonnes d’hydrogène. Pour référence, cela signifie que le Soleil consomme une quantité d’hydrogène équivalente à la masse totale de la Terre tous les 70 000 ans.

Ainsi, si nous pouvions reproduire ne serait-ce qu’une petite fraction de cela sur Terre, nous aurions accès à une source d’énergie pratiquement illimitée.

Contrairement à l’uranium ou au thorium, qui sont relativement rares, l’hydrogène représente 74 % de toute la matière disponible dans l’univers. De façon réaliste, même une civilisation humaine consommant mille fois notre consommation énergétique actuelle ne manquerait jamais de carburant.

Toutes les méthodes de fusion ne sont pas égales

Cependant, il existe de nombreuses façons de réaliser la fusion nucléaire, selon les isotopes d’hydrogène utilisés. Les isotopes diffèrent par le nombre de neutrons dans un atome donné:

• L’hydrogène sans neutron est appelé protium.
• L’hydrogène avec un neutron est appelé deutérium.
• L’hydrogène avec deux neutrons est appelé tritium.

Source: GeeksforGeeks

Par exemple, si la disponibilité du combustible est la principale préoccupation, la fusion deutérium‑deutérium est l’option optimale, car le deutérium représente 0,025 % de tout l’hydrogène et est relativement facile à séparer des ressources terrestres (produisant de « l’eau lourde »).

Malheureusement, la fusion deutérium‑deutérium nécessite des températures nettement plus élevées, jusqu’à environ 400‑500 millions °C (environ 720‑900 millions °F), ce qui la rend difficile à réaliser efficacement dans les futurs réacteurs à fusion commerciaux.

En comparaison, la fusion deutérium‑tritium « ne nécessite que » ~100‑150 millions °C, ce qui en fait l’option de recherche dominante pour parvenir un jour à une fusion avec génération nette d’énergie. C’est pourquoi la fusion deutérium‑tritium a été choisie pour les grands projets internationaux tels que ITER et par de nombreuses entreprises privées de fusion nucléaire comme General Fusion. (GFUZ )

Un problème avec ces projets est que le tritium est l’isotope d’hydrogène le plus rare. Bien qu’il soit partiellement produit naturellement par les rayons cosmiques, la production commerciale provient principalement du bombardement neutronique du lithium‑6 à l’intérieur des réacteurs de fission nucléaire ou en tant que sous‑produit dans les réacteurs modérés à eau lourde comme les conceptions CANDU, où le deutérium absorbe les neutrons.

Comme le tritium n’a qu’une demi‑vie de 12 ans, il se dégrade également rapidement. Aujourd’hui, la production mondiale n’est que de 2 kilogrammes (4,4 livres) par an, avec l’ensemble des réserves mondiales de tritium non militaire ne s’élevant qu’à 20 à 30 kilogrammes.

C’est un problème, car une centrale de fusion nucléaire commerciale de 1 000 MW nécessiterait plus de 55 kilogrammes de tritium par an pour fonctionner.

L’augmentation de la production se fera probablement grâce à la technologie des couvertures d’élevage de fusion, où la fusion nucléaire crée son propre carburant de tritium en capturant une partie des neutrons produits.

Source: RiconEducativo

Cependant, seulement environ 2 % du combustible est consommé dans un réacteur nucléaire lors d’une réaction de fusion donnée, et par conséquent, un recyclage continu avec séparation isotopique est nécessaire.

Les méthodes de séparation actuelles pourraient ne pas être suffisamment efficaces ou économiques pour fonctionner correctement dans un contexte commercial nécessitant des centaines de kilogrammes voire des tonnes de tritium produites chaque année, filtrées, purifiées et réinjectées dans le réacteur.

Une étude récente menée par des chercheurs allemands du Helmholtz‑Zentrum Dresden‑Rossendorf et du Max‑Planck‑Institut für Festkörperforschung propose une nouvelle méthode de séparation du tritium, utilisant la zéolite de type Y, un tamis moléculaire aluminosilicaté synthétique. Ils ont publié leurs résultats dans Nature Communications¹, sous le titre « Séparation du tritium à partir de mélanges isotopologues gazeux 1,2,3H par adsorption sélective sur la zéolite de type Y échangée avec de l’argent».

Purifier le tritium pour les réacteurs à fusion

Trouver de nouvelles méthodes de séparation du tritium

La distillation cryogénique est une méthode établie pour séparer les isotopes stables d’hydrogène et de deutérium. Cependant, cette technique n’est pas bien adaptée à la large gamme de compositions attendues dans les processus des réacteurs à fusion.

Une alternative consiste à utiliser des matériaux microporeux tels que les cadres organométalliques (MOF) ou les zéolithes, comme dans cette étude.

Cette méthode repose sur deux mécanismes:

• Criblage quantique cinétique (KQS), où les différentes tailles effectives des particules des différents isotopes entraînent une adsorption préférentielle de l’isotope le plus lourd.
• Criblage quantique d’affinité chimique (CAQS), où les différents isotopes affichent des enthalpies d’adsorption distinctes, conduisant à des réactions de liaison différentes.

Jusqu’à présent, les facteurs de séparation ont principalement été prévus théoriquement.

Pour la séparation du tritium, la forte radioactivité de l’élément exige que la stabilité structurelle des matériaux microporeux soit particulièrement bonne. C’est pourquoi les chercheurs se sont concentrés sur les zéolithes.

Zéolite & tritium

Le matériau utilisé dans cette étude est la zéolite de type Y. Faisant partie de la famille minérale de la faujasite, ces zéolithes sont des minéraux aluminosilicatés contenant des quantités variables de sodium, de magnésium et de calcium. Elles ont démontré une résilience structurelle sous diverses doses de radiation et une tolérance au tritium.

Dans ce cas, ils ont ajouté des atomes d’argent pour servir de site d’adsorption du tritium dans un mélange d’hydrogène similaire à celui qu’un réacteur de fusion nucléaire produirait.

Pour mesurer le potentiel d’adsorption du tritium du matériau, ils ont utilisé la spectroscopie de désorption thermique (TDS), dans laquelle la molécule d’intérêt est progressivement libérée à mesure que la température augmente.

L’étude a démontré expérimentalement les facteurs de séparation prédits pour les mélanges d’isotopes d’hydrogène incluant le tritium.

Il est important de noter que le système n’a produit aucun protium (« hydrogène « basique »), aboutissant à un mélange presque pur de deutérium‑tritium.

Source: Nature Communications

De plus, le mélange d’atomes d’hydrogène dans les molécules H₂ en utilisant différents isotopes dans les mêmes molécules était presque négligeable. C’est important, car des niveaux trop élevés auraient pu entraîner un mélange très difficile à purifier par la suite.

« Pour tous les mélanges gazeux, la formation d’isotopologues hétéronucléaires (HD, HT, DT) par échange isotopique s’est avérée très faible comparée aux quantités totales adsorbées »

Une méthode fiable

Les chercheurs ont également vérifié si les atomes d’argent étaient affectés par les radiations, notamment les rayons bêta. Après 4 heures d’exposition, aucun changement significatif dans les spectres de désorption n’a été détecté. Dans l’ensemble, cela semble indiquer que le degré d’ionisation au sein du réseau de la zéolite est trop faible pour qu’un transfert d’électron vers les ions argentés se produise.

Une autre avancée importante de cette étude est que la température requise peut être atteinte en utilisant de l’azote liquide, un produit relativement bon marché et simple.

En comparaison, la distillation cryogénique traditionnelle nécessite des températures proches du zéro absolu, ce qui est à la fois coûteux et très énergivore.

À mesure que les réacteurs de fusion nucléaire se rapprochent d’une production nette d’énergie, toute étape nécessitant peu d’énergie contribue à rendre le processus global positif en énergie et commercialement viable.

De même, la résistance aux radiations de la zéolite utilisée est importante pour une utilisation future de routine où le même matériau adsorbant devra être employé de façon répétée pendant des semaines, des mois, voire des années sans nécessiter de réparation ou de remplacement.

Investir dans la fusion nucléaire

General Fusion

Le 13^e juillet 2026, General Fusion a fait l’histoire en étant la première entreprise de fusion nucléaire à réaliser son IPO, devançant son concurrent et soutenu par Trump TAE Technologies de plusieurs mois, avant son propre IPO.

Au total, General Fusion a levé 108 millions de dollars auprès d’investisseurs privés lors de l’IPO. Au total, l’entreprise indique disposer d’environ 150 millions de dollars en liquidités après l’IPO. Au fil des ans, elle a levé plus de 600 millions de dollars auprès d’investisseurs privés.

General Fusion est l’une des startups qui mènent la charge pour faire de la fusion une aventure du secteur privé, plutôt qu’un projet de physique financé publiquement. L’entreprise a été créée dès 2002 pour développer la technologie de fusion à cible magnétisée (MTF).

L’entreprise s’attend à ce que la MTF soit une voie plus courte vers une fusion à énergie positive et beaucoup moins coûteuse.

General Fusion a été la première au monde à construire et mettre en service un injecteur de plasma torïdal compact à l’échelle d’une centrale en 2010 et a atteint de nombreux autres jalons depuis.

Source: General Fusion

En théorie, le choix technologique de General Fusion devrait lui conférer un avantage, car il offre un bon compromis dans les exigences techniques pour maintenir les conditions de fusion avec un temps de confinement d’énergie et une densité de plasma modérés.

Ces deux paramètres tendent tous deux vers l’extrême pour les principales technologies concurrentes (confinement inertiel & confinement magnétique), rendant leur réalisation fiable et bon marché plus difficile.

Source: General Fusion

Cela permet à General Fusion d’éviter les aimants supraconducteurs et les lasers à haute puissance, ainsi que d’utiliser des matériaux existants pour des machines durables et une production d’énergie rentable.

Avec seulement 133 employés, General Fusion reste une startup axée sur la R&D et la technologie, avec plus de 200 000 expériences de plasma réalisées et 210 brevets. L’entreprise vise la validation des systèmes et composants commerciaux d’ici la fin des années 2020, et le début de la commercialisation d’usines commerciales au milieu des années 2030.

Pour les investisseurs, l’argument en faveur de General Fusion est qu’il s’agit de l’une des entreprises privées de fusion nucléaire les plus avancées, aux côtés de quelques‑unes comme Helion, Proxima Fusion, Commonwealth Fusion Systems, et TAE.

Avec une capitalisation boursière inférieure à 1 milliard de dollars, cela fait de General Fusion un investissement « long‑shot » idéal, l’IPO étant suffisamment précoce pour espérer sécuriser un gain de 10×, 100×, voire plus si tout se passe bien.

Cependant, les investisseurs doivent également être conscients que des concurrents comme Helion prétendent déjà construire leurs propres installations de fabrication et prévoient de livrer des centrales fonctionnelles à Microsoft (MSFT ) et OpenAI d’ici 2028 et 2030, respectivement.

Il existe donc également un risque que General Fusion soit le premier, mais aussi simplement l’un parmi de nombreuses entreprises de fusion, à mesure que la technologie mûrit et devient commercialement viable.

Néanmoins, General Fusion est une entreprise techniquement impressionnante, ayant atteint régulièrement ses jalons techniques les uns après les autres pendant deux décennies, bien avant que beaucoup ne commencent à croire que les entreprises privées de fusion pourraient être commercialement viables, et un marché potentiel de plusieurs billions de dollars qui peut certainement compter plus d’un acteur s’ils atteignent cet objectif ambitieux.

Dernières nouvelles et développements des actions General Fusion (GFUZ)

Étude référencée

^{1. Becker, A., Lippold, H., Liu, J. et al. Séparation du tritium à partir de mélanges isotopologues gazeux 1,2,3H par adsorption sélective sur la zéolite de type Y échangée avec de l’argent. Nat Commun 17, 7405 (2026). https&#58://doi.org/10.1038/s41467-026-75930-9}